За последние несколько десятилетий исследователи выявили биологические пути, ведущие к нейродегенеративным заболеваниям, и разработали перспективные молекулярные агенты, нацеленные на них. Однако перевод этих результатов в клинически одобренные методы лечения продвигался гораздо медленнее, отчасти из-за проблем, с которыми сталкиваются ученые при доставке терапевтических препаратов через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и в мозг. Чтобы облегчить успешную доставку терапевтических агентов в мозг, команда биоинженеров, врачей и сотрудников Brigham and Women's Hospital и Boston Children's Hospital создала платформу наночастиц, которая может облегчить терапевтически эффективную доставку инкапсулированных агентов мышам с физически нарушенным или интактным ГЭБ. В мышиной модели черепно-мозговой травмы (ЧМТ) они наблюдали, что система доставки показывает в три раза больше накопления в мозге, чем обычные методы доставки, и также является терапевтически эффективной, что может открыть возможности для лечения многочисленных неврологических расстройств. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Ранее разработанные подходы к доставке терапевтических препаратов в мозг после ЧМТ опираются на короткий промежуток времени после физической травмы головы, когда ГЭБ временно нарушается. Однако после того, как ГЭБ восстанавливается в течение нескольких недель, врачам не хватает инструментов для эффективной доставки лекарств.

"Очень трудно доставлять как малые, так и большие молекулы терапевтических агентов через ГЭБ", - говорит соответствующий автор Нитин Джоши, доктор философии, младший биоинженер Центра наномедицины в отделении анестезиологии, Периоперационной и обезболивающей медицины Бригама. "Наше решение состояло в том, чтобы инкапсулировать терапевтические агенты в биосовместимые наночастицы с точно спроектированными поверхностными свойствами, которые позволили бы их терапевтически эффективный транспорт в мозг, независимо от состояния ГЭБ."

Эта технология может позволить врачам лечить вторичные травмы, связанные с ЧМТ, которые могут привести к болезни Альцгеймера, Паркинсона и другим нейродегенеративным заболеваниям, которые могут развиться в течение последующих месяцев и лет после заживления ГЭБ.

"Возможность доставки агентов через ГЭБ в отсутствие воспаления была чем-то вроде Святого Грааля в этой области", - сказал соавтор исследования Джефф Карп, доктор философии из отделения анестезиологии, Периоперационной и обезболивающей медицины Бригама. "Наш радикально простой подход применим ко многим неврологическим расстройствам, когда требуется доставка терапевтических агентов в мозг."

Ребекка Мэнникс, доктор медицинских наук из отделения неотложной медицины Бостонской детской больницы и соавтор исследования, также подчеркнула, что ГЭБ ингибирует доставку терапевтических агентов в центральную нервную систему (ЦНС) при широком спектре острых и хронических заболеваний. "Технология, разработанная для этой публикации, может позволить поставлять большое количество разнообразных лекарств, включая антибиотики, противоопухолевые агенты и нейропептиды", - сказала она. "Это может изменить правила игры для многих заболеваний, которые проявляются в ЦНС."

Терапевтическим средством, использованным в этом исследовании, была небольшая интерферирующая молекула РНК (siRNA), предназначенная для ингибирования экспрессии белка тау, который, как полагают, играет ключевую роль в нейродегенерации. В качестве основного материала для наночастиц был использован Поли(молочно-со-гликолевая кислота), или PLGA, биодеградируемый и биосовместимый полимер, используемый в нескольких существующих продуктах, одобренных Управлением по контролю за продуктами питания и лекарствами США. Исследователи систематически проектировали и изучали поверхностные свойства наночастиц, чтобы максимизировать их проникновение через неповрежденный, неповрежденный ГЭБ у здоровых мышей. Это привело к идентификации уникальной конструкции наночастиц, которая максимизировала транспорт инкапсулированной сирнк через интактный ГЭБ и значительно улучшила поглощение клетками мозга.

50-процентное снижение экспрессии тау наблюдалось у мышей с ЧМТ, получавших анти-тау-сирнк через новую систему доставки, независимо от того, вводили ли препарат в пределах или за пределами временного окна нарушенного ГЭБ. Напротив, тау не был поражен у мышей, получавших сирнк через обычную систему доставки.

"В дополнение к демонстрации полезности этой новой платформы для доставки лекарств в мозг, этот отчет впервые устанавливает, что систематическая модуляция химии поверхности и плотности покрытия может быть использована для настройки проникновения наночастиц через биологические барьеры с плотным соединением", - сказал первый автор Вэнь ли, доктор философии, из отдела анестезиологии, Периоперационной и обезболивающей медицины.

Помимо нацеливания на Тау, исследователи проводят исследования по атаке альтернативных целей с использованием новой платформы доставки.

"Для клинического перевода мы хотим заглянуть за пределы тау, чтобы подтвердить, что наша система поддается другим целям", - сказал Карп. "Мы использовали модель ЧМТ для изучения и разработки этой технологии, но, по сути, любой, кто изучает неврологическое расстройство, может найти эту работу полезной. У нас, конечно, есть своя работа, но я думаю, что это дает нам значительный импульс для продвижения к нескольким терапевтическим целям и быть в состоянии перейти к тестированию на людях."

ИСТОЧНИК